В течении многих сотен лет воздействие человека на водные ресурсы было незначительным и носило исключительно локальный характер. Великолепные свойства воды - ее возобновление благодаря круговороту и возможность очищаться - делает пресную воду относительно очищенной и обладающей количественным и качественными характеристиками, которые будут неизменными в течении длительного времени. Однако, эти особенности воды породили иллюзию неизменности и неисчерпаемости данных ресурсов. Исходя из этих предубеждений возникла традиция небрежного использования чрезвычайно важных водных ресурсов.
Ситуация сильно изменилась за последние десятилетия. Во многих частях мира были обнаружены результаты долгосрочных и неправильных действий по отношению к столь ценному ресурсу. Многие части мировых водных ресурсов становятся настолько истощенными сильно загрязненными, что они уже не в состоянии удовлетворять постоянно растущие потребности.
Общий объем гидросферы поражает своим количеством, однако только 2% от этой цифры составляет пресная вода, более того, доступны для использования всего 0,3%. Учеными были подсчитаны ресурсы пресной воды, которые необходимы всему человечеству, животным и растениям. Оказывается, что запас водных ресурсов на планете - это только 2,5% воды нужного объема. Во всем мире ежегодно воды потребляется около 5 тыс.м3, при этом больше половины потребляемой воды уходит безвозвратно.
Процентное соотношение потребления водных ресурсов:
Ё Сельское хозяйство - 63%
Ё Промышленное водопотребление - 27% общего количества
Ё Коммунально -бытовые потребности забирают 6%
Ё Водохранилища потребляют 4%
Мировое водопотребление.
По отдельным составляющим водохозяйственный баланс мира в современный период складывается следующим образом.
Коммунально-бытовое водоснабжение. В начале 80-х годов на нужды населения расходовалось около 200 км куб., и при этом 100 км куб. терялось безвозвратно. В 1990 г, для этих целей изымалось уже более 300 км куб. Нормы водопотребления на 1 человека составляют в среднем 120-150 л в сутки. В действительности они сильно колеблются. В городах промышленно развитых стран водопотребление особенно велико. Например, в странах Европы оно поднимается до 300-400 л/сутки. В городах развивающихся стран, расположённых в субаридных или аридных районах, нормы снижаются до 100-150 л/сутки. Много меньше расходует воды сельский житель. В гумидных областях в развитых странах он потребляет в сутки до 100-150 л воды, а в сухих тропических районах - не более 20-30 л.
Согласно данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) в настоящее время в мире более 1,5 млрд. человек не обеспечены чистой, безопасной для здоровья водой, а к 2000 г. их число может достигнуть 2 млрд. человек.
Промышленное водоснабжение. Уникальные свойства воды как природного тела позволяют очень широко использовать ее в разнообразных отраслях промышленности. Она употребляется в энергетических целях, в качестве растворителя, охладителя, составного компонента многих технологических процессов. Водоемкость различных производств меняется в зависимости от вида продукции, применяемых технических средств и технологических схем. На производство 1 т готовой продукции в настоящее время расходуется следующее количество пресных вод: бумаги 900-1000 м 3 , стали - 15-20 м3 , азотной кислоты - 80-180 м3 , целлюлозы - 400-500 м3 , синтетического волокна 500 м3 , хлопчатобумажной ткани 300-1100 м3 и т.д. Огромные объемы воды потребляют энергетические установки для охлаждения энергоблоков. Так, для работы ТЭС мощностью в 1 млн. кВт необходимо 1,2-1,6 км3 воды в год, а для работы АЭС той же мощности - до 3 км3 (Розанов, 1984), Только на нужды энергетики забирается из водных источников 320 км3 воды, при этом 20 км3 теряется.
Теплоэнергетика широко применяет оборотные системы водоснабжения, привлекая часть отработанных и очищенных вод других промышленных производств, так как для охлаждения можно употреблять воды относительно низкого качества. Водопотребление в энергетических целях дает 300 км3 термических стоков, требующих для разбавления 900 км3 свободных пресных вод.
Доля остальных производств в общем водопотреблении на нужды промышленности еще больше - 440 км3 ; за счет систем оборотного водоснабжения расходуют 700 км3 , одновременно теряя более 10% этого объема. Именно в промышленных установках возникают стоки, обогащенные особо токсичными соединениями, трудно поддающимися удалению из отработанных вод. Общий объем стоков - 290 км3 . Поскольку современная технология водоочистки еще далека от совершенства и многие предприятия в различных странах сбрасывают свои стоки в водоемы недостаточно или слабо очищенными, то в результате на разбавление этого объема загрязненных вод требуется 5800 км3 свободных вод, т. е. в 20 раз больше.
Водоснабжение сельского хозяйства. Самый крупный водопотребитель -сельское хозяйство. По приблизительным расчетам в 1990 г. эта отрасль-мировой экономики израсходовала более 3000 км3 , т.е. в 3,5 раза больше, чем промышленность. Почти весь этот объем использовался на полив орошаемых угодий и всего 55 км3 - на водоснабжение животноводства.
К началу 80-х годов в мире орошалось 230 млн. га земель. При средней норме орошения 12-14 тыс. м3 /га на полив тратилось от 2500 до 2800 км3 чистых свободных вод и значительная часть (около 600 км3) очищенных и разбавленных стоков бытового сектора и некоторых промышленных производств. По весьма ориентировочным подсчетам примерно 1900 км3 испарялось с поверхности поливных земель и транспортировалось растительностью, 500 км3 дренировалось в подземные горизонты. Таким образом, в отличие от промышленного водопотребления использование вод для орошения резко увеличивает безвозвратные потери на непродуктивное испарение с поверхности поливных земель и создает стоки в виде ирригационных или возвратных вод, которые трудно уловить, очистить и вновь использовать. В то же время их объем огромен, они насыщены биосильными (азотом, фосфором) и другими легкорастворимыми соединениями, за счет которых увеличивается минерализация вод. Появление в субаридных или аридных ландшафтах с поливными угодьями значительных объемов минерализованных грунтовых вод создает опасность вторичного засоления почв и их деградации.
Особую проблему представляют стоки животноводческих ферм. Хотя их общий объем в мировом водопотреблении на нужды сельского хозяйства невелик (всего 10 км3), они чрезвычайно перегружены органическими соединениями, трудно восстанавливаются и вызывают особенно быстрое загрязнение водоемов. водный загрязнение море очистной
По расчетам М.И. Львовича (1994г), современный водозабор из различных источников (рек, озер, водохранилищ, подземных горизонтов) для промышленных и бытовых нужд, орошения и животноводческих комплексов составляет более 4000 км3 , а объем стоков примерно 2000 км3 . Если допустить, что все стоки нормативно очищаются, то и в этом случае потребуется не менее 8300 км3 чистых вод для их разбавления (20% полного стока и 60% -устойчивого). Но в результате несовершенства современного водопользования и очистки загрязняется воды намного больше. Таким образом, если количественное истощение водозапасов традиционных источников в глобальном масштабе в ближайшем будущем человечеству не грозит, то качественное ухудшение - налицо уже в наши дни.
Резкая напряженность водохозяйственного баланса и кризисные ситуации в водопользовании неизмеримо возрастают в странах с ограниченным водоресурсным потенциалом, где реально отсутствуют свободные водозапасы для разбавления отработанных и очищенных вод. Подобные явления типичны для многих промышленно развитых стран мира, где недопотребление практически поглощает все водные ресурсы. Такова ситуация в странах зарубежной Европы, во многих районах США. Еще более остро встает проблема водоснабжения в развивающихся странах, в которых часто обнаруживается нехватка качественных питьевых вод, а имеющиеся водотоки и поверхностные водоемы служат коллекторами для сбросов совершенно неочищенных промышленных стоков.
По-разному складывается водопотребление и его структура на отдельных материках. Особенности современного водного хозяйства зависят и от природных факторов (прежде всего обеспеченности речным стоком, климатических особенностей, устройства поверхности), и от социально-экономических структур. Наибольшие объемы воды поглощает хозяйство азиатских стран. Почти на 90% этот объем в Азии расходуется на нужды сельского хозяйства. Сходная ситуация характерна и для Южной Америки и Африки, хотя в целом участие этих материков в мировом водопотреблении незначительно. В Северной Америке и в Европе промышленное и сельскохозяйственное расходование воды примерно равны между собой.
Загрязнение водных ресурсов
Основные причины загрязнения водных ресурсов
v Сточные воды
Бытовые, промышленные и сельскохозяйственные сточные приводят к загрязнению многих рек и озер.
v Захоронение отходов в морях и океанах
Захоронение мусора в морях и океанах может вызвать огромные проблемы, ведь оно отрицательно сказывается на живых организмах, которые обитают в водах.
v Промышленность
Промышленность - это огромный источник загрязнений вод, который производит вещества, вредные для людей и окружающей среды.
v Радиоактивные вещества
Радиоактивное загрязнение, при котором в воде находится высокая концентрация радиации, является самым опасным загрязнением и может распространяется в океанические воды.
v Разлив нефти
Разлив нефти несет угрозы не только водным ресурсам, но и поселениям людей, расположенным вблизи загрязненного источника, а также всем биологическим ресурсам, для кого вода является средой обитания или жизненно важной необходимостью.
v Утечки нефти и нефтепродуктов из подземных хранилищ
Большое количество нефти и нефтепродуктов хранятся в резервуарах, изготовленных из стали, которая со временем подвергается коррозии, что в следствии создает утечки вредных веществ в окружающую почву и грунтовые воды.
v Атмосферные осадки
Атмосферные осадки, такие как кислотные осадки, образовывающие при загрязнении воздуха и изменяют кислотность воды.
v Глобальные потопления
Повышение температуры воды вызывает гибель многих живых организмов и разрушает большое количество мест обитания.
v Эвтрофикация
Это процесс снижения качественных характеристик воды, связанный с чрезмерным обогащением питательными веществами.
Экологические проблемы России являются глобальными проблемами всей планеты, т.к. она является одной из самых загрязненных и экологически проблемных стран в мире. Это напрямую связано с кризисной экономической ситуацией, многие промышленные компании вынуждены экономить на природоохранных затратах.
Общее состояние экологии России
Постепенно учащаются залповые и аварийные выбросы вредных веществ в атмосферу Земли. А воздушные бассейны таких городов, как Красноярск, Москва, Новосибирск и Архангельск обладают наибольшим уровнем загрязнения.
Отмечают, что участилось закисление атмосферных осадков и выбросы диоксидов серы. Это связано с тем, что выбросы относятся не только к русским предприятиям, часто они обусловлены трансграничным переносом. Также экологические проблемы связаны с водными ресурсам, так как по причине быстрого развития цивилизации они быстро изменяются.
Проблемы водных ресурсов
Выделяют проблемы, связанные с усилением водохозяйственной напряженности. Это связано с тем, что по территории России водные ресурсы распределены не равномерно, и в тех регионах, где водных ресурсов достаточно, они все вовлечены в народнохозяйственную деятельность. Этот и многие другие факторы приводят к потери воды.
Также экологической проблемой является загрязнение поверхностных вод причиной этого является поступление огромного количества загрязняющих веществ со сточными водами. Водные объекты России подвержены антропогенному влиянию, и это приводит к тому, что они не могут отвечать нормативным требованиям.
Для решения этой экологически сложной ситуации необходимо увеличивать количество очистных сооружений, так как их количество пока не отвечает объему загрязненных вод.
Помимо этого, происходит постоянное снижение водности крупные рек и массовая гибель малых рек, что существенно влияет на экологическое состояние многих городов и способствует ухудшению экономической ситуации.
Долгое время запасы подземных вод истощаются и происходит их загрязнение, а одно из ключевых и наиболее опасных для здоровья человека проблем является ухудшение качества питьевой воды.
Более половины населения вынуждены пользоваться теми водными ресурсами, которые не отвечают стандартам по различным водным показателям. Вследствие всего вышеперечисленного загрязняются моря, что ухудшает воспроизводство рыбных запасов.
Проблемы земельных ресурсов
Экологические проблемы связаны и с деградацией земельных ресурсов. Основные лесные ресурсы России используются нерационально и непродуманно, не контролируется количество отходов при использовании и заготовки леса.
Лесные зоны истощаются от загрязненной вредными промышленными отбросами атмосферы. Отсюда следует и деградация растительного покрова, который крайне важен для развития многих видов хозяйства.
Истощается также видовой фонд флоры и фауны, многие виды животных и растений находятся под угрозой исчезновения. На данный момент выделяют 16-18 % общей территории России, которая представляет собой зону экологического кризиса.
Это ведет к снижению продолжительности жизни и к общему ухудшению здоровья россиян.
Решения экологических проблем и роль географии
Для сбалансированного решения экологических проблем, прежде всего, необходимо перейти к устойчивому развитию всех сфер жизни, в том числе и к стабилизации экологической ситуации.
География, как наука, должна структурировано подходить к решению задач экологии. Должна проводиться экологизация экономической деятельности, для этого должны быть образованы структурные и институциональные преобразования, обеспечивающие становление новой более экологической модели хозяйства.
В детстве я думал, что водохранилища - это такие специальные огромные крытые бассейны, и вода в них предназначена только для питья, и в них никто не купается. В принципе, я был недалек от истины, однако, водохранилищем может являться практически любой котлован, и купаться в них разрешается.
Зачем нужны водохранилища
Водохранилище - это искусственный водоём, создаваемый человеком в долинах рек с помощью водоподпорных сооружений и предназначенный для накопления и хранения пресной воды. Сами водохранилища бывают трех типов:
- Крытые резервуары.
- Открытые бассейны.
- Котлованы, создаваемые вблизи естественных водных источников.
Последние делятся на два типа: русловые - расположены в долинах рек, и озерные - повторяют форму водоема, находящегося у них в подпоре. Главное назначение водохранилищ - служить бесперебойным источником воды, используемой в народном хозяйстве. Например, из озерных водоемов забирают воду для полива сельскохозяйственных растений, а русловые водохранилища, созданные где-нибудь в русле горной реки, используются в качестве дополнительной мощности в гидроэнергетике.
Еще водохранилища используют в рыборазведении. Так удобнее контролировать вывод мальков рыб ценных пород, отслеживать их популяцию, а также проще контролировать микроклимат водоема разведения.
Проблемы, которые создают водохранилища
Многие источники говорят, что водохранилища отрицательно влияют на микроклимат близлежащей территории, но нигде не уточняется, как именно. В этом плане гидрология выделяет следующие негативные моменты:
- Эрозия береговой линии водохранилища.
- Изменение уровня воды в грунте.
- Лишние потери в испарении воды.
- Изменение привычного химического состава воды.
- При строительстве крупных водохранилищ возможное проседание земной коры на его дне.
Кроме этого, проблемой почти любого водохранилища становится заболачивание его территории и появление так называемой «плавучей древесины».
Почти все вышеуказанные проблемы могут решаться одним путем - не строить слишком глубокое водохранилище. В противном случае потребуется проведение постоянных очистных мероприятий.
Водные ресурсы являются одним из наиболее важных и вместе с тем наиболее уязвимых компонентов окружающей среды. Их быстрое измеение под влиянием хозяйственной деятельности приводит к обострению следующих проблем.
- 1) Усиление водохозяйственной напряженности. Водные ресурсы распределены по территории страны неравномерно: 90% общего годового объема стока приходится на бассейн Северного Ледовитого и Тихого океанов, и менее 8% - на бассейн Каспийского и Азовского морей, где проживает свыше 80% населения России и сосредоточен ее основной промышленный и сельскохозяйственный потенциал. В целом суммарный водозабор на хозяйственные нужды относительно невелик - 3% среднемноголетнего стока рек. Однако в бассейне Волги он составляет 33 % всего водозабора по территории страны, а по ряду речных бассейнов забор среднегодового стока превышает экологически допустимые объемы изъятия (Дон - 64%, Терек - 68, Кубань - 80% и т.д.). На юге европейской территории России практически все водны" ресурсы вовлечены в народнохозяйственную деятельность. Даже в бассейнах рек Урала, Тобола и Ишима водохозяйствснная напряженность стала фактором, в определенной степени сдерживающим развитие народного хозяйства.
- 2) Загрязнение поверхностных вод. Сохраняется многолетняя тенденции нарастания загрязнения поверхностных вод. Годовой объем сброшенных стоков за последние 5 лет практически не изменился и составляет 27 км3. Со сточными водами промышленности, сельского и коммунального хозяйства и водные объекты поступает огромное количество загрязняющих веществ.
На территории страны практически все водные объекты подвержены антропогенному влиянию, качество воды большинства из них не отвечает нормативным требованиям. Наибольшей антропогенной нагрузке подвергнется Волга со своими притоками Камой и Окой. Среднегодовая токсичная нагрузка на экосистемы Волги в 6 раз превосходит нагрузку на водные экосистемы других регионов страны. Качество вод Волжского бассейна не соответствует гигиеническому, рыбохозяйственному и рекреационному нормативам.
В связи с перегруженностью и низкой эффективностью работы очистных сооружений объем нормативно-очищенных сточных вод, сброшенных в водоемы, составляет только 8,7% от общего объема воды, подлежащей очистке.
Результаты проверки качества водных источников показали: только 12% обследованных водных объектов можно отнести к условно чистым (фоновым); 32% - находятся в состояний антропогенного экологического напряжения (умеренно загрязненные); 56% - являются загрязненными годными объектами (или их участками), экосистемы которых находятся в состоянии экологического регресса.
- 3) Снижение водности крупных рек. К началу 80-х гг. уменьшение годового стока крупных рек юга европейской части страны под влиянием хозяйственной деятельности составило; Волги - 5%, Днепра - 19, Дона - 20, Урала - 25%. Вследствие высокого объема водозабора в бассейнах рек Амударья и Сырдарья и сокращения поступления воды в Аральское море, его площадь за 25 лет уменьшилась примерно на 23 тыс. км2, или на 1/З, уровень упал более чем на 12 м.
- 4) Массовая гибель малых рек. На территории бассейнов малых рек (длиной до 100 км), составляющих 1/3 суммарного многолетнего стока, проживает значительная часть городского и сельского населения. За последние 15-20 лет интенсивное хозяйственное использование веяных ресурсов и прилегающих земель привело к истощению, обмелению и загрязнению рек. Многолетний сброс сточных вод в объемах, сравнимых с годовым объемом стока, свел на нет способности многих рек к самоочищению, превратив их в открытые канализационные коллекторы. Бесконтрольное изъятие воды, уничтожение водоохранных полос и осушение верховых болот привело к массовой гибели малых рек. Особенно ярко этот процесс наблюдается в лесостепных и степных зонах, на Урале и вблизи крупнейших промышленных центров.
- 5) Истощение запасов и загрязнение подземных вод. Выявлено около 1000 очагов загрязнения подземных вод, 75% которых приходится на наиболее заселенную европейскую часть России. Ухудшение качества воды отмечено в 60 городах и поселках на 80 питьевых водозаборах производительностью более 1000 м3 в сутки. По экспертным оценкам, суммарный расход загрязненных вод на водозаборах составляет 5 - 6% от общего количества подземных вод, используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения. Степень загрязнения достигает 10 ПДК по тому или иному ингредиенту - нитратам, нитритам, нефтепродуктам, соединениям меди, фенолам и др. Наблюдается и истощение подземных вод, проявляющееся в снижении их уровней и формировании обширных депрсссионных воронок, глубиной до 50 - 70 м, диаметром - до 100 м. В целом состояние используемых подземных вод оценивается как критическое и имеет опасную тенденцию дальнейшего ухудшения.
- 6) Ухудшение качества питьевой воды. Состояние водных источников (поверхностных и подземных) и систем централизованного водоснабжения не может гарантировать требуемого качества питьевой воды (191). Более 50% россиян вынуждены пользоваться водой, не соответствующей стандартам по различным показателям. Более 20% проб питьевой воды не удовлетворяет действующим нормам по химическим показателям и более 11% по микробиологическим, 4,3% проб питьевой воды представляют реальную опасность для здоровья населения. Основными причинами ухудшения качества питьевой воды являются: несоблюдение режима хозяйственной деятельности в зонах санитарной охраны (17% водоисточников и 24% коммунальных водопроводов из поверхностных источников вообще не имеют санитарно-охранных зон); отсутствие в ряде-случаев очистных сооружений на коммунальных водопроводах (13,1%) и обеззараживающих установок (7,2%), а также вторичное загрязнение воды в разводящих сетях при авариях, количество которых ежегодно возрастает.
Об опасности сложившегося положения свидетельствует и ежегодное увеличение количества эпидемических вспышек острых кишечных инфекционных заболеваний, вирусного гепатита, обусловленных водным фактором передачи инфекции.
Гидростроительство, забор большого количества пресной воды на орошение и другие хозяйственные нужды, эксплуатация водозаборов без рыбозащитных устройств, загрязнение вод, превышение квоты добычи и другие факторы резко ухудшили состояние и условия воспроизводства рыбных запасов: сокращаются уловы рыбы (напряженная обстановка для рыбного хозяйства сложилась в бассейнах рек: Обь, Иртыш, Енисей, Кубань. Объем вылова только в 1993 г. в наиболее крупных пресноводных водоемах России снизился на 22,4%; снижается рыбопродукгивность озерного фонда - в среднем она составляем 4-6 кг/га, а в заполярных озерах - менее 1 кг/га; добыча в оз. Ильмень сократилась на 40%; средняя рыбопродуктивность водохранилищ колеблется от 0,5 до 40 - 50 кг/га; сокращаются уловы рыбы и в морях, так рыбопродуктивпость Белого моря составляет около 1 кг/га, а запас мойвы в Баренцевом море в 1993 г. сократился по сравнению с 1992 г. в 6,5 раза, при этом нерестовый запас стал ниже оптимального неприкосновенного запаса. Моря Дальнего Востока характеризуются исчезновением сардины - иваси и сокращением запасов минтая, что вызвано нерегулируемым иностранным промыслом; происходит исчезновение ценных пород рыбы, угнетение и гибель многих видов ихтиофауны (в Волге полностью исчезли естественные нерестилища белорыбицы, сохранились только 12% пересилит осетровых рыб; исчезли заросли морской капусты (ламинарии) в некоторых районах Приморья; увеличивается заболеваемость ценных пород рыбы и накопление в ней вредных загрязняющих веществ (в мышечных тканях осетровых отмечается накопление хлорорганических пестицидов, солей тяжелых металлов, ртути). Результаты проверки показали: из 193 проб рыбы различных участков Ветлуги, Чебоксарского и Куйбышевского водохранилищ в 156 обнаружены органические соединения ртути в концентрациях от 0,005 до 1,0 мг/кг веса рыбы.
Водные ресурсы и проблемы их рационального использования
Водные ресурсы и их использование. Вода занимает особое положение среди природных богатств Земли. Известный русский и советский геолог академик А. П. Карпинский говорил, что нет более драгоценного ископаемого, чем вода, без которой жизнь невозможна.
Основой водных ресурсов России является речной сток, составляющий в среднем по водности года 4262 км3, из которых около 90% приходится на бассейны Северного Ледовитого и Тихого океанов. На бассейны Каспийского и Азовского морей, где проживает свыше 80% населения России и сосредоточен ее основной промышленный и сельскохозяйственный потенциал, приходится менее 8% общего объема речного стока.
В настоящее время обеспеченность водой в расчете на одного человека в сутки в различных странах мира разная. В ряде стран с развитой экономикой назрела угроза недостатка воды. Дефицит пресной воды на земле растет в геометрической прогрессии. Однако существуют перспективные источники пресной воды – айсберги, рожденные ледниками Антарктиды и Гренландии.
Без воды не может жить человек. Вода – один из важнейших факторов, определяющих размещение производительных сил, а очень часто и средство производства. Увеличение расходования воды промышленностью связано не только с ее быстрым развитием, но и с увеличением расхода воды на единицу продукции. Например, на производство 1 т хлопчатобумажной ткани фабрики расходуют 250 м3 воды. Много воды требуется химической промышленности. Так, на производство 1 т аммиака затрачивается около 1000 м3 воды.
Современные крупные теплоэлектростанции потребляют огромное количество воды. Только одна станция мощностью 300 тыс. кВт расходует до 120 м3/с, или более 300 млн. м3 в год. Валовое потребление воды для этих станций в перспективе возрастет примерно в 9-10 раз.
Одним из наиболее значительных водопотребителей является сельское хозяйство. В системе водного хозяйства это самый крупный водопотребитель. На выращивание 1 т пшеницы требуется за вегетационный период 1500 м3 воды, 1 т риса – более 7000 м3. Высокая продуктивность орошаемых земель стимулировала резкое увеличение из площади во всем мире – она сейчас равна 200 млн. га. Составляя около 1/6 всей площади посевов, орошаемые земли дают примерно половину сельскохозяйственной продукции.
Особое место в использовании водных ресурсов занимает водопотребление для нужд населения. На хозяйственно-питьевые цели в нашей стране приходится около 10% водопотребления. При этом обязательными являются бесперебойность водоснабжения, а также строгое соблюдение научно обоснованных санитарно-гигиенических нормативов.
Использование воды для хозяйственных целей – одно из звеньев круговорота воды в природе. Но антропогенное звено круговорота отличается от естественного тем, что в процессе испарения часть использованной человеком воды возвращается в атмосферу опресненной. Другая часть (составляющая, например, при водоснабжении городов и большинства промышленных предприятий 90%) сбрасывается в водоемы в виде сточных вод, загрязненных отходами производства.
По данным Государственного водного кадастра, суммарный забор воды из природных водных объектов в 1995 г. составил 96,9 км3. В том числе для нужд народного хозяйства было использовано свыше 70 км3, в том числе на:
промышленное водоснабжение – 46 км3;
орошение – 13,1 км3;
сельскохозяйственное водоснабжение – 3,9 км3;
прочие нужды – 7,5 км3.
Потребности промышленности на 23% удовлетворялись за счет забора воды из природных водных объектов и на 77% - системой оборотного и повторно-последовательного водоснабжения.
Питьевое водоснабжение. Основными принципами питьевого водоснабжения являются:
государственные гарантии первоочередного обеспечения питьевой водой граждан в целях удовлетворения их жизненных потребностей и охраны здоровья;
государственный контроль и регулирование вопросов питьевого водоснабжения, подотчетность организаций, ответственных за питьевое водоснабжение, органам исполнительной власти и местного самоуправления, а также органам государственного надзора и контроля, органам по делам гражданской обороны и чрезвычайным ситуациям в пределах их компетенции;
обеспечение безопасности, надежности и управляемости систем питьевого водоснабжения с учетом их технологических особенностей и выбора источника водоснабжения на основе единых стандартов и нормативов, действующих на территории РФ, приоритетное использование для питьевого водоснабжения подземных источников;
учет и платность питьевого водоснабжения;
государственная поддержка производства и поставок оборудования, материалов для питьевого водоснабжения, а также химических веществ для очистки и обеззараживания воды;
отнесение систем питьевого водоснабжения к важным объектам жизнеобеспечения.
Большое значение имеет удовлетворение потребностей населения в питьевой воде в местах его проживания через централизованные или нецентрализованные системы питьевого водоснабжения.
В РФ централизованные системы водоснабжения функционируют в 1052 городах (99% общего числа городов) и 1785 поселках городского типа (81%). Однако во многих городах ощущается недостаток мощностей водопровода. В целом по России дефицит мощностей водопровода превышает 10 млн. м3/сут, или 10% установленной мощности.
Источниками централизованного водоснабжения служат поверхностные воды, доля которых в общем объеме водозабора составляет 68%, и подземные воды – 32%.
Практически все поверхностные источники водоснабжения в последние годы подвергаются воздействию вредных антропогенных загрязнений, особенно такие реки, как Волга, Дон, Северная Двина, Уфа, Тобол, Томь и другие реки Сибири и Дальнего Востока. 70% поверхностных вод и 30% подземных потеряли питьевое значение и перешли в категории загрязненности – “условно чистая” и “грязная”. Практически 70% населения РФ употребляют воду, не соответствующую ГОСТу “Вода питьевая”.
За последние 10 лет объемы финансирования водохозяйственной деятельности в России сокращены в 11 раз. В результате этого ухудшились условия водообеспечения населения.
Нарастают процессы деградации поверхностных водных объектов за счет сбросов в них загрязненных сточных вод предприятиями и объектами жилищно-коммунального хозяйства, нефтехимической, нефтяной, газовой, угольной, мясной, лесной, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности, а также черной и цветной металлургии, сбора коллекторно-дренажных вод с орошаемых земель, загрязненных ядохимикатами и пестицидами.
Продолжается истощение водных ресурсов рек под влиянием хозяйственной деятельности. Практически исчерпаны возможности безвозвратного водоотбора в бассейнах рек Кубань, Дон, Терек, Урал, Исеть, Миасс и ряда других.
Неблагополучным является состояние малых рек, особенно в зонах крупных промышленных центров. Значительный ущерб малым рекам наносится в сельской местности из-за нарушения особого режима хозяйственной деятельности в водоохранных зонах и прибрежных защитных полосах, приводит к загрязнению рек, а также смыву почвы в результате водной эрозии.
Возрастает загрязнения подземных вод, используемых для водоснабжения. В РФ выявлено около 1200 очагов загрязнения подземных вод, из которых 86% расположены в европейской части. Ухудшение качества воды отмечено в 76 городах и поселках, на 175 водозаборах. Многие подземные источники, особенно обеспечивающие крупные города Центрального, Центрально-Ченоземного, Северо-Кавказского и других районов, сильно истощены, о чем свидетельствует снижение санитарного уровня воды, местами достигающее десятков метров.
Суммарный расход загрязненных вод на водозаборах составляет 5-6% от общего количества подземных вод, используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения.
На территории России обнаружено около 500 участков, где подземные воды загрязнены сульфатами, хлоридами, соединениями азота, меди, цинка, свинца, кадмия, ртути, уровни содержания которых в десятки раз превышают ПДК.
Из-за повышенного загрязнения водоисточников традиционно применяемые технологии обработки воды в большинстве случаев недостаточно эффективны. На эффективность водоподготовки отрицательно влияет дефицит реагентов и низкий уровень оснащенности водопроводных станций, автоматикой и приборами контроля. Положение усугубляется тем, что 40% внутренних поверхностей трубопроводов поражены коррозией, покрыты ржавчиной, следовательно, при транспортировке качество воды дополнительно ухудшается.
Государственный контроль и надзор в области питьевого водоснабжения проводится органами и учреждениями государственной санитарно-эпидемиологической службы во взаимодействии с органами государственного экологического контроля и государственными органами управления использования и охраны водного фонда. Учет количества потребляемой воды из централизованных систем питьевого водоснабжения осуществляется органами жилищно-коммунального хозяйства.
Программы развития питьевого водоснабжения входят неотъемлемой частью в планы социально-экономического развития территорий. Проектирование, строительство и реконструкция централизованных и нецентрализованных систем питьевого водоснабжения осуществляется с расчетными показателями генеральных планов развития территорий, строительными нормами и правилами, государственными стандартами, санитарными правилами и нормами. При этом в обязательном порядке учитываются требования обеспечения надежности указанных систем при воздействии на них дестабилизирующих факторов природного (оползни, подтопления, истощение водоносного горизонта и др.) и техногенного происхождения.
Основным потребителем воды является население (81%), в промышленности используется 11%, остальная часть – в коммунально-бытовом секторе.
В государственном предприятии “Мосводоканал” разработана и реализуется при поддержке правительства Москвы комплексная программа рационального использования воды. Существует техническая возможность выйти на норму расхода в 180-200 л в сутки на одного человека. В 1997 г. в результате налаживания городского хозяйства водопотребление на одного москвича снизилось на 10%. В бюджет Москвы планируется заложить финансирование мероприятий, связанных с экономией воды.
Для ликвидации утечек питьевой воды “Мосводоканал” разработал устройство с керамическими прокладками. Эксперименты по замене старой сантехники показали, что удельное водопотребление снижается с396 до 216 л в домах постройки 1990 г. и с 628 до 382 л – 1962 г. Модернизация и накладка всего оборудования с использованием разработок “Мосводоканала” позволила вдвое снизить потребление электроэнергии и почти на 20% уменьшить расход горячей воды.
Классификация водопользований. Для водопользований устанавливаются следующие признаки классификации: цели водопользования; объекты водопользования; технические условия водопользования; условия предоставления водных объектов в пользование; характер использования воды; способ использования водных объектов; воздействие водопользований на водные объекты.
По целям водопользования разделяются на хозяйственно-питьевые, коммунальные нужды населения, на лечебные, курортные и оздоровительные цели, нужды сельского хозяйства, орошение и обводнение, промышленные нужды, нужды теплоэнергетики, территориальное перераспределение стока поверхностных вод и пополнение запасов подземных вод, нужды гидроэнергетики, нужды водного транспорта и лесосплава, нужды рыбного хозяйства, сброс сточных вод, прочие нужды, многоцелевое водопользование.
По объектам водопользования воды подразделяются на поверхностные, подземные, внутренние территориальные, морские.
По техническим условиям водопользования – на общее и специальное.
По условиям предоставления водных объектов в водопользование – на совместное и обособленное.
По характеру использования воду рассматривают как вещество с определенными свойствами, как массу и энергетический потенциал и как среду обитания.
По способу использования водных объектов – с изъятием воды (с возвратом и без возврата), без изъятия воды.
По воздействию водопользования на водные объекты – на количественные и качественные.
Источники загрязнения водоемов. Источниками загрязнения признаются объекты, с которых осуществляется сброс или иное поступление в водные объекты вредных веществ, ухудшающих качество поверхностных вод, ограничивающих их использование, а также негативно влияющих на состояние дна и береговых водных объектов.
Охрана водных объектов от загрязнения осуществляется посредством регулирования деятельности как стационарных, так и других источников загрязнения.
На территории России практически все водоемы подвержены антропогенному влиянию. Качество воды в большинстве из них не отвечает нормативным требованиям. Многолетние наблюдения за динамикой качества поверхностных вод выявили тенденцию к росту их загрязненности. Ежегодно увеличивается число створов с высоким уровнем загрязнения воды (более 10 ПДК) и количество случаев экстремально высокого загрязнения водных объектов (свыше 100 ПДК).
Основными источниками загрязнения водоемов служат предприятия черной и цветной металлургии, химической и нефтехимической промышленности, целлюлозно-бумажной, легкой промышленности.
Загрязнение вод суши. Микробное загрязнение вод происходит в результате поступления в водоемы патогенных микроорганизмов. Выделяют также тепловое загрязнение вод в результате поступления нагретых сточных вод.
Загрязняющие вещества условно можно разделить на несколько групп. По физическому состоянию выделяют нерастворимые, коллоидные и растворимые примеси. Кроме того, загрязнения делятся на минеральные, органические, бактериальные и биологические.
Степень опасности сноса пестицидов в период обработки сельскохозяйственных угодий зависит от способа применения и формы препарата. При наземной обработке опасность загрязнения водоемов меньше. При авиаобработке препарат может сноситься потоками воздуха на сотни метров и осаждаться на необработанной территории и поверхности водоемов.
Водохранилища и гидротехнические сооружения. В гидрографической сети России все большую роль играют искусственные водоемы – водохранилища (водоемы замедленного водообмена), предназначенные для выравнивания и регулирования стока, а также обеспечивать работу электростанций, систем орошения и др. Чтобы сбалансировать обеспечение водными ресурсами, в России была осуществлена широкая программа водохозяйственного и гидроэнергетического строительства. В то же время зарегулирование рек плотинами и образование водохранилищ имеет и отрицательные стороны.
В 1997 г. правительством РФ принято постановление “О порядке эксплуатации водохранилищ”. Министерство природных ресурсов РФ совместно с органами исполнительной власти субъектов федерации и организациями, деятельность которых влияет на экологическое состояние водохранилищ, обеспечивает в установленном порядке разработку и осуществление по согласованию с территориальными органами Министерства сельского хозяйства и продовольствия РФ, Государственного комитета по охране окружающей среды, Федеральной службы лесного хозяйства, органами государственного санитарно-эпидемологического надзора и другими заинтересованными организациями противоэрозионные, лесохозяйственные и другие мероприятия по предупреждению водной эрозии почв, загрязнения, засорения, заиливания и истощения водохранилищ, поддержанию благоприятного водного режима и качества воды, улучшению условий водопользования населения, среды обитания животных и растений.
Поддержание в надлежащем техническом и санитарном состоянии водохранилищ, предоставленных в особое пользование, осуществляется организациями, в пользовании которых они находятся.
К гидротехническим сооружениям относятся плотины, здания гидроэлектростанций, водосборные, водоспускные и водовыпускные сооружения, тоннели, каналы, насосные станции, судоходные шлюзы, судоподъемники, сооружения, предназначенные для защиты от наводнений и разрушения берегов водохранилищ, берегов и дна рек, сооружения (дамбы), ограждающие хранилища жидких отходов промышленных и сельскохозяйственных организаций, устройства от размыва на каналах, а также другие сооружения для использования водных ресурсов и предотвращения вредного воздействия вод и жидких отходов.
На территории России эксплуатируется 3 тыс. водохранилищ и несколько сот накопителей промышленных стоков и отходов, относящихся к разным формам собственности, принадлежащих различным министерствам и ведомствам. До 12% их эксплуатируется без реконструкции более 50 лет
Износ и старение основных фондов водного хозяйства, ликвидация ряда органов управления, возникновение различных форм собственности, отсутствие должного надзора за безопасной эксплуатацией делают все более реальным прорыв плотин водохранилищ и накопителей стоков, что может привести к катастрофическим последствиям, угрожает естественной основе жизни человека.
Исходя из статистики аварий на плотинах (1% их общего числа), можно предположить, что в ближайшие годы из-за износа основных фондов на гидротехнических сооружениях может произойти до 10-15 аварий с катастрофическими последствиями. По данным Роскомвода, около 12% напорных гидротехнических сооружений водохранилищ и около 20% накопителей жидких промышленных отходов находятся в аварийном или пред-аварийном состоянии. В первую очередь это относится к Краснодарскому гидроузлу, Шершневскому, Аргазинскому, Долгобродскому, и Кыштымскому гидроузлам в Челябинской области, Правдинскому в Калининградской области, Кузьминскому гидроузлу на Оке в Московской области и ряду других подобных сооружений.
Выше проектных отметок заполнены многие хвостохранилища и шламохранилища, что может привести к тяжелым последствиям. Стоит задача нейтрализовать токсичные вещества в поступающих в эти хранилища отходах производства, обеспечить систематический контроль за чистотой вод, сбрасываемых из хвостохранилищ в открытые водоемы.
В последние два-три года в связи с финансовыми проблемами практически прекращены ремонтные и регламентные работы на ряде водохранилищ, числящихся на балансе металлургических заводов. А между тем они находятся в предаварийном и аварийном состоянии и требуют полного восстановления, проведения капитальных ремонтов.
Федеральный Закон “Закон о безопасности гидротехнических сооружений” регулирует отношения, возникающие при проектировании, строительстве, вводе в эксплуатацию, восстановлении, консервации и ликвидации гидротехнических сооружений; устанавливает обязанности органов государственной власти, собственников гидротехнических сооружений и эксплуатирующих сооружений.
Самоочищение водоемов. Каждый водоем – это сложная система, где обитают бактерии, высшие водные растения, различные беспозвоночные животные. Совокупная их деятельность обеспечивает самоочищение водоемов. Одна из природоохранных задач поддержать способность самоочищения водоемов от примесей.
Факторы самоочищения водоемов можно условно разделить на три группы: физические, химические и биологические.
Среди физических факторов первостепенное значение имеет разбавление, растворение и перемешивание поступающих загрязнений. Хорошее перемешивание и снижение концентраций взвешенных частиц обеспечивается быстрым течением рек. Способствует самоочищению водоемов оседание на дно нерастворимых осадков, а также отстаивание загрязненных вод. В зонах с умеренным климатом река самоочищается через 200-300 км от места загрязнения, а на Крайнем Севере – через 2 тыс. км.
Обеззараживание воды происходит под влиянием ультрафиолетового излучения Солнца. Эффект обеззараживания достигается прямым губительным воздействием ультрафиолетовых лучей на белковые коллоиды и ферменты протоплазмы микробных клеток, а также споровые организмы и вирусы.
Из химических факторов самоочищения водоемов следует отметить окисление органических и неорганических веществ. Часто дают оценку самоочищения водоема по отношению к легко окисляемому органическому веществу или по общему содержанию органических веществ.
Санитарный режим водоема характеризуется прежде всего количеством растворенного в нем кислорода. Его должно бить не менее 4 мг на 1 л воды в любой период года для водоемов для водоемов первого и второго видов. К первому виду относят водоемы, используемые для питьевого водоснабжения предприятий, ко второму – используемые для купания, спортивных мероприятий, а также находящихся в черте населенных пунктов.
К биологическим факторам самоочищения водоема относятся водоросли, плесневые и дрожжевые грибки. Однако фитопланктон не всегда положительно воздействует на процессы самоочищения: в отдельных случаях массовое развитее сине-зеленых водорослей в искусственных водоемах можно рассматривать как процесс самозагрязнения.
Самоочищению водоемов от бактерий и вирусов могут способствовать и представители животного мира. Так, устрица и некоторые другие амебы адсорбируют кишечные и другие вирусы. Каждый моллюск отфильтровывает в сутки более 30 л воды.
Чистота водоемов немыслима без охраны их растительности. Только на основе глубокого знания экологии каждого водоема, эффективного контроля за развитием населяющих его различных живых организмов можно достичь положительных результатов, обеспечить прозрачность и высокую биологическую продуктивность рек, озер и водохранилищ.
Неблагоприятно на процессы самоочищения водоемов влияют и другие факторы. Химическое загрязнение водоемов промышленными стоками, биогенными элементами (азотом, фосфором и др.) тормозит естественные окислительные процессы, убивает микроорганизмы. То же относится и к спуску термальных сточных вод тепловыми электростанциями.
Многостадийный процесс, иногда растягивающийся на длительное время – самоочищение от нефти. В природных условиях комплекс физических процессов самоочищения воды от нефти состоит из ряда составляющих: испарения; оседания комочков, особенно перегруженных наносами и пылью; слипание комочков, взвешенных в толще воды; всплывания комочков, образующих пленку с включениями воды и воздуха; снижения концентраций взвешенной и растворенной нефти вследствие оседания, всплывания и смешивания с чистой водой. Интенсивность этих процессов зависит от свойств конкретного вида нефти (плотность, вязкость, коэффициент теплового расширения), наличия в воде коллоидов, взвешенных и влекомых частиц планктона и т.д., температура воздуха и от солнечного освещения.
Санитарные условия спуска сточных вод. Водоемы и водотоки (водные объекты) считаются загрязненными, если показатели состава и свойств воды в них изменились под прямым или косвенным влиянием производственной деятельности и бытового использования населением и стали частично или полностью непригодными для одного из видов водопользования. Пригодность состава и свойств поверхностных вод, используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения и культурно-бытовых нужд населения, а также рыбохозяйственных целей, определяется их соответствием требованиям и нормативам одновременно. Если водный объект или его участок используют для различных нужд народного хозяйства, при определении условий сброса сточных вод следует использовать более жесткие нормативы качества поверхностных вод.
Состав и свойства воды, водных объектов должны контролироваться в створе, расположенном на водотоках на 1 км выше ближайших по течению пунктов водопользования, а на непроточных водоемах и водохранилищах – на 1 км в обе стороны от пункта водопользования.
Состав и свойства воды в водоемах или водотоке в пунктах питьевого и культурно-бытового водопользования по всем показателям должны соответствовать нормативам.
Запрещается сбрасывать в водные объекты: а) сточные воды, содержащие вещества или продукты трансформации веществ в воде, для которых не установлены ПДК, а также вещества, для которых отсутствуют методы аналитического контроля; б) сточные воды, которые могут быть устранены путем организации бессточного производства, рациональной технологии, максимального использования в системах оборотного и повторного водоснабжения после соответствующей очистки и обеззараживания в промышленности, городском хозяйстве и для орошения в сельском хозяйстве; в) неочищенные или недостаточно очищенные производственные, хозяйственно-бытовые сточные воды и поверхностный сток с территорий промышленных площадок и населенных пунктов.
Запрещается сбрасывать в водные объекты сточные воды, содержащие возбудителей инфекционных заболеваний. Сточные воды, опасные в эпидемическом отношении, могут сбрасываться в водные объекты только после соответствующей очистки и обеззараживания.
Запрещается допускать в водные объекты утечки от нефте- и продуктопроводов, нефтепромыслов, а также сброс мусора, неочищенных сточных, подсланевых, балластных вод и течки других веществ с плавучих средств водного транспорта.
Запрещается на водных объектах, используемых преимущественно для водоснабжения населения, молевой сплав леса, а также сплав древесины, в пучках и кошелях без судовой тяги.
Не допускается сброс сточных вод в водные объекты, используемые для водо- и грязелечения, а также в водные объекты, находящиеся в пределах округов санитарной охраны курортов.
Место выпуска сточных вод должно быть расположено ниже по течению реки от границы населенного пункта и всех мест водопользования населения с учетом возможности обратного течения при нагонных ветрах. Место выпуска сточных вод в непроточные и малопроточные водоемы (озера, водохранилища и др.) должно определяться с учетом санитарных, метеорологических и гидрологических условий с целью исключения отрицательного влияния выпуска сточных вод на водопользование населения.
Сброс сточных вод в водные объекты в черте населенного пункта через существующие выпуски допускается лишь в исключительных случаях при соответствующем технико-экономическом обосновании и по согласованию с органами государственного санитарного контроля.
Запрещается принятие в эксплуатацию объектов с недоделками, отступлениями от утвержденного проекта, не обеспечивающими соблюдение нормативного качества воды, а также без апробации, испытания и проверки работы всего установленного оборудования и механизмов.
Водоохранные зоны. Согласно водном кодексу РФ, для поддержания
водных объектов в состоянии, соответствующем экологическим требованиям, для предотвращения загрязнения, засорения и истощения поверхностных вод, а также сохранения среды обитания объектов животного и растительного мира устанавливаются водоохранные зоны. В пределах водоохранных зон устанавливаются прибрежные защитные полосы, где запрещается распахивать землю, рубить и корчевать лес, размещать животноводческие фермы и лагеря, а также вести другую деятельность.